一、为什么要使用生成树（STP)：

二、由于设备冗余而导致的问题：

广播风暴：

三、802.1D生成树基本配置

四、802.1D生成树实验

实验拓扑：

实验配置：

配置完成后，在SW8上观察现象：

从中我们可以总结：

拓展知识：

实验思路：

一、修改RID

二、修改RPC达到选取根端口的目的（RPC即路径开销，修改时需要在交换机入接口进行修改）

三、修改BID：

四、修改PID：

配置：

五、RSTP

为什么要使用RSTP？

本次实验使用两个拓扑来解释RSTP：

一、利用简单的拓扑解释RSTP：

实验配置：

六、利用802.1D生成树中的拓扑来实现MSTP的功能：

实验配置：

六、MSTP

使用原因：

配置完成后，在SW3上查看实例1和实例2的生成树表：

一、为什么要使用生成树（STP)：

以太网交换网络中为了进行链路备份，提高网络可靠性，通常会使用冗余链路。但是使用冗余链路会 在交换网络上产生环路，引发广播风暴以及MAC地址表不稳定等故障现象，从而导致用户通信质量较 差，甚至通信中断。为解决交换网络中的环路问题，提出了生成树协议STP（Spanning Tree）。
随着局域网规模的不断扩大，越来越多的交换机被用来实现主机之间的互连。如图，接入层交换机单链路上联，则存在单链路故障，也就是如果这根上联链路发生故障，交换机下联用户就断网了。另一个问题的单点故障，也就是交换机如果宕机，交换机下联用户也就断网了。
为了解决此类问题，交换机在互连时一般都会使用冗余链路来实现备份。冗余链路虽然增强了网络的可靠性，但是也会产生环路，而环路会带来一系列的问题，继而导致通信质量下降和通信业务中断等问题。

二、由于设备冗余而导致的问题：

广播风暴：

由于物理之间的备份，在SW3收到来自外界的信号后，会进行洪范，向SW1和SW2进行洪范，且因为交换机中没有类似于TTL值的参数，会导致该广播包一直在交换机中洪范，形成广播风暴及mac地址飘逸。最终结果使整个网络资源被消耗殆尽，网络瘫痪不可用。

三、802.1D生成树基本配置


1. 配置生成树工作模式
[Huawei] stp mode { stp | rstp | mstp }
交换机支持STP、RSTP和MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）三种生成树工作模式，默认情况工
作在MSTP模式。2. （可选）配置根桥
[Huawei] stp root primary
配置当前设备为根桥。缺省情况下，交换机不作为任何生成树的根桥。配置后该设备优先级数值自动为
0，并且不能更改设备优先级3. （可选）备份根桥
[Huawei] stp root secondary
配置当前交换机为备份根桥。缺省情况下，交换机不作为任何生成树的备份根桥。配置后该设备优先级
数值为4096，并且不能更改设备优先级。4. （可选）配置交换机的STP优先级
[Huawei] stp priority priority
缺省情况下，交换机的优先级取值是32768。5. （可选）配置接口路径开销
[Huawei] stp pathcost**-standard** { dot1d-1998 | dot1t | legacy }
配置接口路径开销计算方法。缺省情况下，路径开销值的计算方法为IEEE 802.1t（dot1t）标准方法。
同一网络内所有交换机的接口路径开销应使用相同的计算方法。
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1] stp cost cost
设置当前接口的路径开销值。6. （可选）配置接口优先级
[Huawei-intf] stp priority priority
配置接口的优先级。缺省情况下，交换机接口的优先级取值是128。7. 启用STP/RSTP/MSTP
[Huawei] stp enable
使能交换机的STP/RSTP/MSTP功能。缺省情况下，设备的STP/RSTP/MSTP功能处于启用状态。
RSTP
interface g0/0/1
undo stp enable //接口下关闭生成树，此接口不参与生成树构建
port-group group-member g0/0/1 to g0/0/4 //接口组配置，可以把相同配置的接口一次性配置
完毕

四、802.1D生成树实验

实验拓扑：

我们选取SVI的实验来进行总结生成树中的知识：

其中LSW2和LS8是汇聚层的交换机，两者之间互相连线实现设备和线路冗余，而LSW4和LS5则s是接入层交换机，实现终端的接入。

实验配置：

SW2:

#
sysname sw2
#
vlan batch 10 200 300 400                    #创建vlan
#
stp mode stp                                 #生成树模式变更为stp
stp instance 0 root primary                  #配置当前设备为根桥。配置后该设备优先级数值自动                                为0，并且不能更改设备优先级。#
interface Vlanif10ip address 192.168.0.1 255.255.255.252ospf network-type p2p
#
interface Vlanif200ip address 192.168.20.1 255.255.255.0dhcp select interface
#
interface Vlanif300ip address 192.168.30.1 255.255.255.0dhcp select interface
#
interface Vlanif400ip address 192.168.40.1 255.255.255.0dhcp select interface
#
interface MEth0/0/1
#
interface GigabitEthernet0/0/1port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 10stp disable
#
interface GigabitEthernet0/0/2port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 200
#
interface GigabitEthernet0/0/3port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 300 400
#
interface GigabitEthernet0/0/4port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 200 300 400
#
interface GigabitEthernet0/0/5port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 200 300 400stp instance 0 port priority 0

SW8:

#
sysname sw8
#
stp mode stp
stp instance 0 root secondary                    # 配置当前交换机为备份根桥。#
interface GigabitEthernet0/0/1port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 200 300 400stp instance 0 cost 1
#
interface GigabitEthernet0/0/2port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 200 300 400stp instance 0 cost 1
#
interface GigabitEthernet0/0/3port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 200
#
interface GigabitEthernet0/0/4port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1stp disable
#
interface GigabitEthernet0/0/5port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 300 400

SW4:

sysname sw4
#
vlan batch 200
#
stp mode stp
#
cluster enable
ntdp enable
ndp enable
#
drop illegal-mac alarm
#
diffserv domain default
#
drop-profile default
#
aaaauthentication-scheme defaultauthorization-scheme defaultaccounting-scheme defaultdomain defaultdomain default_adminlocal-user admin password simple adminlocal-user admin service-type http
#
interface Vlanif1
#
interface MEth0/0/1
#
interface GigabitEthernet0/0/1port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 200
#
interface GigabitEthernet0/0/2port link-type accessport default vlan 200
#
interface GigabitEthernet0/0/3port link-type accessport default vlan 200
#
interface GigabitEthernet0/0/4port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 200

SW5:

#
sysname sw5
#
vlan batch 300 400
#
stp mode stp
#
cluster enable
ntdp enable
ndp enable
#
drop illegal-mac alarm
#
diffserv domain default
#
drop-profile default
#
aaaauthentication-scheme defaultauthorization-scheme defaultaccounting-scheme defaultdomain defaultdomain default_adminlocal-user admin password simple adminlocal-user admin service-type http
#
interface Vlanif1
#
interface MEth0/0/1
#
interface GigabitEthernet0/0/1port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 300 400
#
interface GigabitEthernet0/0/2port link-type accessport default vlan 300
#
interface GigabitEthernet0/0/3port link-type accessport default vlan 400
#
interface GigabitEthernet0/0/4port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 300 400
#

配置完成后，在SW8上观察现象：

由于实验设置SW2交换机是根网桥，所以只有SW2在配置完成后发送BPDU，其他交换机在之后只进行选取根端口。
从图中我们可以发现G0/0/1是根接口。而G0/0/2则是阻塞端口，DISCARDING代表阻塞状态。

从中我们可以总结：

DESI则代表指定端口，结束后状态归为转发状态（从一开始down到listening到learning到forwarding）
listening状态代表已经选取完根网桥，当接口处于该状态时，STP初步认定该接口为根接口或指定接口，但接口依然处于STP计算的过程中，此时接口可以收发BPDU，但是不能收发业务数据帧，也不会进行MAC地址学习。
leaning状态代表当接口处于该状态时，会侦听业务数据帧（但是不能转发业务数据帧），并且在收到业务数据帧后进行MAC地址学习。
forwarding状态代表处于该状态的接口可以正常地收发业务数据帧，也会进行BPDU处理。接口的角色需是根接口或指定接口才能进入转发状态。

拓展知识：

若想将SW8上的跟接口修改为g0/0/2，只需要进行简单的配置即可。

下述图是BPDU（桥协议数据单元）的报文格式，我们可以修改底下的参数，到达修改根端口的效果。

实验思路：

一、修改RID

由于Root ID 均为SW2，所以修改SW2无法到达选取根接口的目的。（Root ID是由优先级+MAC地址得到）

二、修改RPC达到选取根端口的目的（RPC即路径开销，修改时需要在交换机入接口进行修改）

我们先在g0/0/1的接口查看stp的具体参数，不难发现一开始RPC值为20000，所以我们进行修改。所以我们可以修改RPC值为1，越小越优，从而导致根接口为g/0/0/2。

实验配置：

interface GigabitEthernet0/0/2
stp instance 0 cost 1

查询根接口：

三、修改BID：

由于BID（桥ID）也是MAC地址+优先级计算出值，但因为SW8到达SW2的路径是一样的，故MAC地址是一样的，所以修改优先级无法达成实验效果，故通过BID无法到达选取效果。

四、修改PID：

由于PID（Port ID）是接口号＋优先级计算出值，由于接口号不同，所以只需修改优先级便可完成实验需求。

从LW8上截图我们可以发现优先级是128（或128的倍数），只需要在LSW2上修改优先级即可达成实验要求。（优先级在根网桥上进行，RPC在根端口上进行）

配置：

SW2:
stp instance 0 port priority 0

从SW8上查看根接口：

此时，G0/0/2为根接口。

五、RSTP

为什么要使用RSTP？

解释：

STP协议虽然能够解决环路问题，但是由于网络拓扑收敛慢，影响了用户通信质量。如果网络中的拓扑结构频繁变化，网络也会随之频繁失去连通性，从而导致用户通信频繁中断，这是用户无法忍受的。
STP没有细致区分接口状态和接口角色，不利于初学者学习及部署。
网络协议的优劣往往取决于协议是否对各种情况加以细致区分。
从用户角度来讲，Listening、Learning和Blocking状态并没有区别，都同样不转发用户流 量。从使用和配置角度来讲，接口之间最本质的区别并不在于接口状态，而是在于接口扮演的角色。
根接口和指定接口可以都处于Listening状态，也可能都处于Forwarding状态。
STP算法是被动的算法，依赖定时器等待的方式判断拓扑变化，收敛速度慢。
STP算法要求在稳定的拓扑中，根桥主动发出配置BPDU报文，而其他设备进行处理，传遍整个STP 网络。这也是导致拓扑收敛

本次实验使用两个拓扑来解释RSTP：

一、利用简单的拓扑解释RSTP：

实验拓扑：

实验配置：

SW1（其余两台设备配置与其相同）：

stp mode rstp

SW2：

stp instance 0 root primary            #设置其优先级为0.默认该设备为根桥。

SW3:

stp instance 0 root secondary             #设置优先级为4096，默认为根桥的备份

此时，我们查看SW1，SW2，SW3上的生成树：

SW1：

一个接口角色为ALTE，代表他是根接口的备份。状态时DISCARDING（即不转发数据也不学习mac地址，在802.1D生成树中，disabled，blocking，listening都与其一样）

SW3：

一个接口角色为ALTE，代表他是根接口的备份。而一个接口为BACK，此为desigenation（即指定端口）的备份，这是因为SW3为根网桥备份，所以G0/0/2的接口此时为角色。而其余接口状态均为forwarding（即转发）。

六、利用802.1D生成树中的拓扑来实现MSTP的功能：

实验拓扑：

实验配置：

SW8：

<sw8>
#
stp mode rstp                                   #修改生成树类型为rstp
stp instance 0 root secondary
#stp root-protection
#
interface GigabitEthernet0/0/5stp root-protection                            #根保护，目的是防止外来接入设备而导致的生成    树动荡#interface GigabitEthernet0/0/2                 stp tc-protection 
#tc保护，tc本身是生成树创造出来为了应付拓扑变更而设置的，即tcn。而如果被恶意用户侵占，伪造大量TC置位的RST BPDU并向外发送。SW2收到这些RST BPDU后，会频繁执行MAC地址表项的删 除操作形成巨大负担。（从某个接口收到tc消息，将会删除该接口的mac地址）。

SW4：

<sw4>
#
stp mode rstp                            #修改生成树类型rstp
stp bpdu-protection                      #开启bpdu保护，是防止边缘端口中有恶意攻击交换设备，交        换设备会自动将边缘端口设置为非边缘端口，并重新进行生                                         成树计算，从而引起网络震荡。 
#
interface GigabitEthernet0/0/2stp edged-port enable                   #开启边缘端口，让下游的终端接口不参与生成树计算。   #
interface GigabitEthernet0/0/4stp loop-protection                     #开启环路保护，主要目的是为了防止光纤的的单向链路故障        或链路堵塞而导致的成环问题。

六、MSTP

使用原因：

STP在STP基础上进行了改进，实现了网络拓扑快速收敛。但在划分VLAN的网络中RSTP/STP，局域网内所有的VLAN共享一棵生成树，被阻塞后的链路将不承载任何流量,无法在 VLAN间实现数据流量的负载均衡，导致链路带宽利用率、设备资源利用率较低。故诞生了MSTP。

实验拓扑：

SW1：

#
vlan batch 2 to 5                             #创建VLAN    #
stp instance 1 root primary                   #将此交换机设置为实例1的主根
stp instance 2 root secondary                 #将此交换机设置为实例2的备份根
#
stp region-configuration                      #进入MSTP域视图   region-name nnn                              #每个域中的MSTP名字应一样instance 1 vlan 2 to 3                       #将vlan2 3 划分到 实例1 中 域中每个路由器配置            相同instance 2 vlan 4 to 5active region-configuration                  #启动MSTP域
#
interface GigabitEthernet0/0/1port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 2 to 4
#
interface GigabitEthernet0/0/2port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 2 to 4
#
interface GigabitEthernet0/0/3port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 2 to 5stp root-protection
#
interface GigabitEthernet0/0/4port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 2 to 5stp root-protection                        #根保护

SW2：

#
vlan batch 2 to 5
#
stp instance 1 root secondary                #与SW1配置相同
stp instance 2 root primary
#
stp region-configuration                     #整个域配置相同region-name nnninstance 1 vlan 2 to 3instance 2 vlan 4 to 5active region-configuration
#
interface GigabitEthernet0/0/1port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 2 to 5
#
interface GigabitEthernet0/0/2port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 2 to 5
#
interface GigabitEthernet0/0/3port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 2 to 5stp root-protection
#
interface GigabitEthernet0/0/4port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 2 to 5stp root-protection

SW3：

#
vlan batch 2 to 5
#
stp bpdu-protection                            #设置BPDU保护，防止边缘端口出问题
#
stp region-configurationregion-name nnninstance 1 vlan 2 to 3instance 2 vlan 4 to 5active region-configuration
#
interface GigabitEthernet0/0/1port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 2 to 5stp loop-protection                           #设置环路保护
#
interface GigabitEthernet0/0/2port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 2 to 5
#
interface GigabitEthernet0/0/3port link-type accessport default vlan 2stp edged-port enable                         #设置边缘端口
#
interface GigabitEthernet0/0/4port link-type accessport default vlan 3stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/5port link-type accessport default vlan 4stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/6port link-type accessport default vlan 5stp edged-port enable

SW4：

 <A2>dis cur	
<A2>dis current-configuration 
#
sysname A2
#
vlan batch 2 to 5
#
stp bpdu-protection
#
stp region-configurationregion-name nnninstance 1 vlan 2 to 3instance 2 vlan 4 to 5active region-configuration
#
interface GigabitEthernet0/0/1port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 2 to 5
#
interface GigabitEthernet0/0/2port link-type trunkundo port trunk allow-pass vlan 1port trunk allow-pass vlan 2 to 5stp loop-protection
#
interface GigabitEthernet0/0/3port link-type accessport default vlan 2stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/4port link-type accessport default vlan 3stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/5port link-type accessport default vlan 4stp edged-port enable
#
interface GigabitEthernet0/0/6port link-type accessport default vlan 5stp edged-port enable